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如何給PCI卡選用合適的總線控制器
引言
現(xiàn)要研制一臺(tái)檢測(cè)設(shè)備，采用工控機(jī)結(jié)構(gòu)。需要設(shè)計(jì)一個(gè)將上位機(jī)與DSP、DDS等功能單元（做成擴(kuò)展卡插在擴(kuò)展槽中）連接起來(lái)的模塊單元（即用來(lái)傳輸控制命令、狀態(tài)和信號(hào)數(shù)據(jù)的接口部件）。在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)擴(kuò)展接口之前，首先考慮的是采用哪種總線形式。PCI總線是Intel公司推出的一種高性能局部總線，它的主要特點(diǎn)是：①具有地址數(shù)據(jù)多路復(fù)用的高性能32位或64位的同步總線。總線引腳數(shù)目和部件數(shù)量少（對(duì)于總線目標(biāo)設(shè)備只有47根信號(hào)線，對(duì)于主設(shè)備最多只有49根信號(hào)線），降低了成本及布線復(fù)雜度。②PCI局部總線在33MHz總線時(shí)鐘、
32位數(shù)據(jù)通路時(shí)，可達(dá)到峰值132Mbit/s的帶寬；在33MHz總線時(shí)鐘，64位數(shù)據(jù)通路時(shí)可達(dá)到峰值264Mbit/s的帶寬；在66MHz主頻時(shí)，對(duì)于32位數(shù)據(jù)通路和64位數(shù)據(jù)通路帶寬的峰值，可分別達(dá)到264Mbit/s或528Mbit/s的帶寬；PCI總線還有線性突發(fā)傳輸功能，保證了滿載的高速傳輸。③PCI總線的設(shè)計(jì)是獨(dú)立于處理器的，可以方便地符合PCI規(guī)范的微機(jī)和工作站系統(tǒng)中進(jìn)行硬件移植，目前已成為嵌入式系統(tǒng)的局部總線之一。④隱蔽的總線仲裁，減小了仲裁開(kāi)銷(xiāo)。⑤極小的存取延時(shí)，采用總線多主控和異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作。⑥PCI提供的數(shù)據(jù)和地址奇偶校驗(yàn)功能，保證數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性。⑦PCI總線與CPU和時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，它能支持多個(gè)外設(shè)，設(shè)備間通過(guò)局部總線可以完成數(shù)據(jù)快速傳遞，從而很好地解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問(wèn)題。⑧對(duì)PCI擴(kuò)展卡及元件，能夠自動(dòng)配置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的即插即用。由于使用方便、靈活、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)，目前PCI總線產(chǎn)品與其它的總線標(biāo)準(zhǔn)相比具有茂大優(yōu)越性和更為廣闊的應(yīng)用前景。我們決定采用1個(gè)PCI總線的控制器來(lái)完成這個(gè)適配卡的設(shè)計(jì)。通過(guò)這一適配卡的連接，將信號(hào)、數(shù)據(jù)通過(guò)工控機(jī)內(nèi)的總線插槽傳到各個(gè)功能模塊中。
1 芯片選擇
目前，PCI總線接口電路主要有2種選擇：PCI專(zhuān)用芯片組（又稱(chēng)橋接電路）或PLD。PCI總線協(xié)議較復(fù)雜，設(shè)計(jì)PCI控制接口難度較大，對(duì)于產(chǎn)品不大又有時(shí)限的工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，成本較大；而通用的PCI接口芯片功能全而強(qiáng)大（例如FIFO速度快、容量大，可支持DMA方式等），它實(shí)現(xiàn)PCI規(guī)范所要求的所有硬件接口信號(hào)和配置空間寄存器，能夠減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，并獲得較好的數(shù)據(jù)傳輸性能。所以決定采用已有的橋接電路。PCI總線橋接器又分主控設(shè)備（master）和目標(biāo)設(shè)備（target）兩大類(lèi)。主控設(shè)備可以控制總線驅(qū)動(dòng)地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)；目標(biāo)設(shè)備不能啟動(dòng)總線操作，只能依賴(lài)于主控設(shè)備從其中讀取或向其傳送數(shù)據(jù)。以下針對(duì)當(dāng)前的一些較新推出的產(chǎn)品作一些介紹和比較。
1.1 目標(biāo)設(shè)備
這是一款采用SMARTarget技術(shù)的32位、33MHz的PCI目標(biāo)接口芯片。是目前PLX公司推出的最高級(jí)通用PCI目標(biāo)設(shè)備。它完全符合PCI2.2規(guī)范，并且是業(yè)界提供的第1個(gè)支持CompactPCI、熱交換規(guī)范PICMG2.1的產(chǎn)品。
①特色。32位、33MHz目標(biāo)接口支持上至132MB/s的突發(fā)傳送；局部總線操作速度最高達(dá)60MHz，支持突發(fā)傳送達(dá)240MB/s；PCI目標(biāo)讀預(yù)取、延遲寫(xiě)模式。PCI突發(fā)傳輸長(zhǎng)度可編程；支持5個(gè)局部地址空間到PCI總線地址空間映射（空間0、1、2、3、4以及1個(gè)擴(kuò)展的ROM）；傳輸?shù)却芷凇⒖偩�寬度可編程；提供4個(gè)片選信號(hào)（沒(méi)有譯碼邏輯，局部器件減少）、9個(gè)可編程通用I/O；可編程對(duì)局部總線讀寫(xiě)門(mén)信號(hào)；全面支持PCI2.2規(guī)范中的關(guān)鍵產(chǎn)品數(shù)據(jù)（vital product data），包含一些新的功能結(jié)構(gòu)，為用戶(hù)或系統(tǒng)定久的參數(shù)或配置數(shù)據(jù)提供了一個(gè)靈活的存取方式；包含2個(gè)可編程FIFO（PCI目標(biāo)讀FIFO深度為16個(gè)長(zhǎng)字、PCI目標(biāo)寫(xiě)FIFO深度為32個(gè)長(zhǎng)字）。PCI9030還提供了1個(gè)PCI時(shí)鐘的緩沖輸出，可用來(lái)作為局部總線的輸入時(shí)鐘；封裝為176腳PQFP以及180腳uBGA。
②兼容性。PCI9030的引腳與9050、9052、9054、9080均不兼容，只兼容9050、9052的寄存器，并提供了某些寄存器新的位定義和若干新的寄存器定義；但與9054以及9080的寄存器不兼容。PCI9030可廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、通信、圖像及海量存儲(chǔ)設(shè)計(jì)中。它易于將已有的其它總線設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換到PCI總線的設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，且其豐富的外部接口大節(jié)省了制板空間。
（2）AMCCS5920
AMCCS5920（簡(jiǎn)稱(chēng)S5920）是AMCC公司新近推出的一種PCI總線目標(biāo)接口芯片，從其功能來(lái)看，可被視作是S5933的子集。與后者相比，S5920減少了總線主控的功能，其它性能相仿，甚至有所增強(qiáng)；而價(jià)格卻降低了很多，因此，在很多無(wú)需進(jìn)行總線主控的場(chǎng)合，采用S5920完成設(shè)計(jì)能取得更高的性能價(jià)格比。其主要性能如下：符合PCI2.2標(biāo)準(zhǔn)；最高傳輸速率132MB/s；可編程的預(yù)取長(zhǎng)度和等待周期；4個(gè)32位讀寫(xiě)FIFO的直通通道；外加總線可工作于主動(dòng)或被動(dòng)狀態(tài)；支持即插即用；支持串行NVRAM和可選的外部BIOS配置；160腳PQFP封裝。
S5920提供了3個(gè)物理總線接口：PCI總線接口、外加總線接口和外部非易失性存儲(chǔ)器接口。PCI總線接口與主機(jī)板的PCI總線擴(kuò)展槽連接，外加總線接口與外部功能設(shè)備連接，非易失性存儲(chǔ)器接口與配置存儲(chǔ)器連接；符合I2C串行總線標(biāo)準(zhǔn)，配置存
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